基于Proteus的遠程抄表系統設計與仿真

隨著生活水平的提高，人們對資源的消費日益增長，資源消費的計量、管理和收費工作日益繁雜，提高管理層次和自動化水平的產品因此應運而生。但以往耗能表的抄收為人工方式，不能保證數據的準確性和實時性，還會造成大量人力、物力及時間的浪費，同時帶來錯抄、漏抄、估抄的現象。因此傳統超標方式已經越來越不能適應今后住宅的發展需求和人們的生活需求，取而代之的將是是戶外的遠程抄表系統，即利用傳感、控制、網絡等技術將每個用戶的耗能表數據自動采集到采集器中，再由采集器將數據傳送到戶外的集控器中，然后通過網絡把數據傳送到上位監控主機中，進行分析、計量和儲存。最后，能源供給公司再根據上位機計算出來的住戶消費費用進行電子收費。這種方法既節省人力、物力、時間，又能保證準確性和實時性。

系統組成及其工作原理
該遠程抄表系統主要是由PC上位機、集控器和采集器三部分組成，系統的結構框圖如圖1所示。

圖1 系統總框架圖

從上圖中可以看出，抄表系統分三個層次，最上層為小區中央處理機，用來全面監控；中間層由小區內部局域網(以太網)構成，是數據傳送的大通道；最底層為四表數據采集層，由RS485網絡構成，完成四表的數據采集、集中并向上位機傳送的功能。上層是利用VB語言設計的一個界面友善、操作方便的軟件系統，用戶只需要簡單的按鍵操作就可以實現數據經網口進行遠程收發。發送的命令，經內部局域網傳送到遠端的網口轉串口設備。中層的集控器主要負責對命令識別并實現該命令的相關操作，如全抄表、單用戶抄表和定時抄表命令。下達的命令經RS485總線網絡傳送給各個用戶家中的采集器中，然后對脈沖表（如煤氣表、水表、電表等）進行讀取并存儲，最后再經RS485總線上傳。

系統主要硬件電路設計
本系統的優勢在于能使四表數據通過小區內局域網傳輸。其采用了臺灣摩挲公司的串口上網接口設備Nport Express DE-311，它是一種單片機網絡接入設備，有兩個端口，一個是RS232或RS485電平的輸入接口，另一個是網絡接口，內部自動對數據進行TCP/IP封裝，對用戶來說是完全透明的，如圖2所示。該設備在市面上已經非常普及。

圖2 Nport應用圖

集控器的硬件電路設計主要包括CPU、外圍存儲模塊和數據上傳/下載模塊，其結構如圖3所示。本設計中，CPU選用的是AT89C51；外圍存儲模塊選用了串行E2PROM的24C02芯片，它是基于I2C-BUS 的存儲器件，遵循二線制協議，具有接口方便、體積小、數據掉電不揮發等特點，在儀器儀表及工業自動化控制中得到大量的應用。系統設計采用了脈沖抄表的原理，四表都是脈沖式的數字表，主要由霍爾傳感器組成。數字表內的感應器每旋轉一周，發出一個脈沖，使耗費量和脈沖數成正比，可根據脈沖數來確定用量的具體值。采集模塊主要由ULN2003、74LS378、7411、CD40174等四個芯片組成，最多可采集6路數據，由于本設計中只采集四表數據，所以有兩路懸空未用。